[0001] Die Erfindung betrifft eine Krempelanlage und ein Verfahren zur Verfestigung mindestens
eines Faserflors.
[0002] Auf Krempelanlagen werden Faserflocken bis zur einzelnen Faser aufgelöst. Das daraus
hergestellte Vlies besteht im Allgemeinen aus Fasern, die in einer bestimmten Richtung
ausgerichtet sind, die z.B. durch die Maschinenrichtung (Machine Direction = MD) vorgegeben
sein kann. Diese Vliese haben in Längsrichtung eine hohe Festigkeit, die aber in Querrichtung
(Cross Direction = CD) nur gering ist. Der Längsorientierung der Fasern kann dadurch
entgegen gewirkt werden, indem beispielsweise der Spalt zwischen dem Tambour und den
Arbeiterwalzen beeinflusst wird, oder indem das aus dem Tambour austretende Vlies
gestaucht wird. Ein Stauchprozess erhöht allerdings das Flächengewicht des erzeugten
Vlieses und verringert damit die Produktionsgeschwindigkeit der Anlage, da die Länge
der erzeugten Faserbahn abnimmt.
[0003] Weiterhin ist es bekannt, Wirrfaservliese herzustellen, deren Festigkeit in allen
Richtungen nahezu gleich ist. Hierbei ist die geforderte Wirrlage keine konstante
Größe, sondern hängt stark von den geforderten weiteren Eigenschaften des Produktes
ab, die beispielsweise als Hygieneartikel, Dämmmaterial, Filter oder ähnliches verwendet
werden.
[0004] In Abhängigkeit vom Einzelfall wird heute eine exakt auf das Endprodukt abgestimmte
Faserorientierung gefordert. Die Faserorientierung kann im gesamten Faserflor erzeugt
werden, oder nur in ausgewählten Bereichen. Der umorientierte Faserflor hat für das
Endprodukt deutlich bessere mechanische Eigenschaften, was die Festigkeit und Dehnung
betrifft. Dabei ist das Verhältnis der Isotropie in Längs- und Querrichtung von MD/CD
= 1 sehr ausgeglichen. Da aber für bestimmte Produktanforderungen andere Isotropieverhältnisse
gefordert werden, ändert sich mit der Faserorientierung, die im Bereich der Krempel
eingestellt wird, auch das Flächengewicht der Faserbahn. Die Einstellung der Faserorientierung
an der Krempel erfolgt heute durch manuelle Einstellung der relevanten Komponenten,
wie z.B. Abnehmer, Stauchwalzen oder Wirrwalzen, um nur einige zu nennen. Der Transport
des Faserflors von der Krempel zu einer weiteren Maschine erfolgt über mehrere Transportbänder,
zwischen denen Bandtrennstellen liegen. Durch den Übergang von einem zum nächsten
Transportband wird an der Bandtrennstelle zur sicheren Übergabe ein Einspannungsverzug
erzeugt, wodurch sich der Anteil der querorientierten Fasern im Prozessmaterial so
deutlich reduziert, dass ein gravierender Qualitätsverlust eintritt.
[0005] Es ist Aufgabe der Erfindung eine Krempelanlage und ein Verfahren zur Verfestigung
mindestens eines Faserflors in einer Krempel zu schaffen, mit dem die bisherigen Nachteile
vermieden werden können.
[0006] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die Lehren nach Anspruch 1 und 17;
weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind durch die Unteransprüche
gekennzeichnet.
[0007] Gemäß der technischen Lehre nach Anspruch 1 umfasst die Krempelanlage eine Einlaufseite,
in die Faserflocken mittels eines Speisers zugeführt, über ein System von Walzen bis
zur Einzelfaser aufgelöst und ausgerichtet werden, und über eine Auslaufseite mit
mindestens einem Abzugsaggregat als mindestens ein Faserflor zur weiteren Verarbeitung
abtransportiert wird.
[0008] Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Krempelanlage Mittel zum hydrodynamischen
Verfestigen des mindestens einen Faserflors aufweist. Damit wird der mindestens eine
Faserflor verfestigt, ohne die Ausrichtung und Orientierung der Fasern zu verändern.
Der Faserflor erhält für seinen weiteren Transport durch die Verarbeitungsstraße eine
höhere Festigkeit und Stabilität, wodurch mit einer höheren Produktionsgeschwindigkeit
und mit einer besseren Qualität der Faserflor weiter verarbeitet werden kann.
[0009] Mit den Merkmalen der Erfindung ist es möglich, nicht nur die Faserorientierung einzufrieren
bzw. zu festigen, sondern dabei auch die Produktionsmenge bzw. Produktionsgeschwindigkeit
hinsichtlich Vliesbandlänge und Gewicht an nachfolgende Produktionsanlagen einzustellen.
Damit ist es möglich, bei laufender Produktion die Einstellungen der Kempelanlage
schnell zu ändern, ohne dass nachfolgende Produktionsanlagen beeinträchtigt werden,
da sich die Faserorientierung nicht ändert.
[0010] In vorteilhafter Ausgestaltung umfassen die Mittel zum hydrodynamischen Verfestigen
mindestens einen Düsenbalken, der eine Vielzahl von Wasserstrahlen auf den Faserflor
spritzt. Der Düsenbalken lässt sich als kompaktes Bauteil leicht in die Krempelanlage
integrieren und kann bei kleinem Bauraum eine hohe Energiedichte realisieren, die
mit einer mechanischen Verfestigungsvorrichtung einen höheren Platzbedarf benötigen
würde.
[0011] Um das Wasser der Wasserstrahlen abzuführen ist mindestens eine in Transportrichtung
dem Tambour nachgeordnete Walze als besaugte Walze ausgebildet. Das kann beispielsweise
eine Stauchwalze oder eine Abnehmerwalze sein.
[0012] Vorzugseise wird der Faserflor auf einer besaugten Stauchwalze durch den Düsenbalken
verfestigt.
[0013] In einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist die besaugte Walze auf ihrem
Umfang eine Garnitur auf, die geeignet ist, Wasserstrahlen zur besaugten Walze durch
zuleiten bzw. abzuführen. Diese Ausführungsform kann mit jeder nachfolgenden alternativen
Ausführungsform kombiniert werden. Dazu kann die Garnitur im Garniturfuß Aussparungen
aufweisen, die zumindest teileweise mit Öffnungen in der besaugten Walze korrespondieren.
Alternativ kann die Garnitur, die über eine Vielzahl von Windungen auf die Walze aufgewickelt
wird, mit Abstand zueinander aufgezogen werden, so dass zwischen jeder Windung ein
offener Raum oder Spalt verbleibt, über den das Wasser in eine Öffnung der Walze abgeführt
werden kann.
[0014] Vorzugsweise werden die Düsenbalken mit einem geringen Druck von 5 bar bis 40 bar
betrieben.
[0015] In einer alternativen Ausführungsform ist das Abzugsaggregat als Saugtrommel ausgebildet,
wobei der Faserflor auf der Saugtrommel verfestigt wird. Alternativ können mehrere
Lagen Faserflor auf der Saugtrommel miteinander verbunden werden, wobei gleichzeitig
eine Verfestigung des Faserflors stattfindet. Im Weiteren wird die Verbindung mehrerer
Lagen Faserflor mit einer Verfestigung gleichgesetzt.
[0016] Alternativ zur Saugtrommel kann als Abzugsaggregat auch ein oder mehrere Transportbänder
ausgebildet sein, auf denen der Faserflor einerseits verfestigt, andererseits aber
auch mehrere Lagen Faserflor miteinander verbunden werden können.
[0017] In einer weiteren Ausführungsform kann eine sogenannte Spunlacetrommel in die Krempelanlage
integriert werden, wodurch eine größere Absaugleistung einer größeren Wassermenge
realisiert werden kann.
[0018] Dabei können zwei oder mehr Lagen Faserflor auf der Saugtrommel bzw. Spunlacetrommel
zusammengeführt und miteinander verfestigt werden.
[0019] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wirkt die Saugtrommel mit einer Kompaktiereinrichtung
zusammen.
[0020] Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verfestigung eines Faserflors in einer Krempelanlage
umfasst die Schritte, dass Faserflocken an einer Einlaufseite mittels eines Speisers
zugeführt werden, dass die Faserflocken über ein System von Walzen bis zur Einzelfaser
aufgelöst und ausgerichtet werden, und dass über eine Auslaufseite mit mindestens
einem Abzugsaggregat der erzeugte mindestens eine Faserflor zur weiteren Verarbeitung
abtransportiert wird.
[0021] Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine
Faserflor innerhalb der Krempel hydrodynamisch verfestigt wird. Im Gegensatz zum Stand
der Technik, bei der die Fasern miteinander verwirbelt und verflochten werden, findet
hier eine Verdichtung bzw. Verfestigung des Faserflors statt, bei dem die Orientierung
der einzelnen Fasern beibehalten wird.
[0022] In einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die hydrodynamische Verfestigung mittels
einer Vielzahl von Wasserstrahlen, die auf den Faserflor gespritzt werden.
[0023] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines möglichen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es zeigt:
- Figur 1:
- eine erfindungsgemäße Krempelanlage;
- Figur 2:
- eine Detailansicht einer alternativen Ausführung der Krempelanlage;
- Figur 3:
- ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Krempelanlage;
- Figur 4:
- ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Krempelanlage;
- Figur 5:
- ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Krempelanlage
- Figur 6:
- eine Detailansicht einer Kompaktiervorrichtung auf einer Saugtrommel;
- Figur 7:
- eine erfindungsgemäße Garnitur einer Stauchwalze;
- Figur 8:
- einen Teilschnitt durch eine besaugte Walze, die als Stauchwalze oder Abnehmerwalze
ausgebildet sein kann;
- Figur 9:
- eine alternative Montage einer Garnitur.
[0024] In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Krempelanlage 1 in einer ersten Ausführung dargestellt,
die eine Einlaufseite 1 a für Faserflocken und eine oder mehrere Auslaufseiten 1 b
für Faserflor 20 aufweist. Vor der Einlaufseite 1a der Krempelanlage 1 ist ein nicht
dargestellter Speiser angeordnet, z.B. ein Rüttelschachtspeiser, mit dem die Faserflocken
auf ein nicht dargestelltes Transportband ablegt werden. Das Transportband ist beispielsweise
mit einer radiometrischen oder optischen Messeinrichtung oder einer Bandwaage ausgestattet,
die die auf dem Transportband abgelegte Faserschicht misst und die Daten einer Steuerung
zuführt. Innerhalb der Steuerung werden die Gewichtsdaten mit der Verarbeitungsgeschwindigkeit
der Krempelanlage 1 abgeglichen, so dass die Krempelanlage mit annähernd konstanter
Geschwindigkeit einen gleichmäßigen Faserflor 20 erzeugt. Alternativ zum Rüttelschachtspeiser
kann die Krempelanlage 1 auch mit einem Krempelspeiser mit integrierter Vliesdickenmessung
ausgestattet sein, bei dem über die Vliesdickenmessung das Gewicht ermittelt wird.
[0025] In der Krempelanlage 1 werden die Faserflocken an der Einlaufseite 1 a der Anlage
zugeführt und über Einzugswalzen 2, Vortrommel 3 und Übertragungseinheit 4 bis zum
Tambour 5 geleitet, so dass die Faserflocken bis zur Einzelfaser aufgelöst und ausgerichtet
werden. Während des Transportvorganges der Faserflocken halten Wender- und Arbeiterwalzen
6, 7 die Fasern auf der Vortrommel 3 bzw. auf dem Tambour 5, so dass sich ein Faserflor
20 bildet, der nach dem Tambour 5 von der Abnehmerwalze 8 in Richtung Auslaufseite
1 b transportiert wird. In diesem Ausführungsbeispiel dreht sich der Tambour 5 im
Uhrzeigersinn und übergibt den erzeugten Faserflor 20 an eine obere und eine untere
sich gegenläufig drehende Abnehmerwalze 8. Damit der Faserflor 20 von dem Tambour
5 auf die Abnehmerwalzen 8 übergeben werden kann, wird zwischen Tambour 5 und Abnehmerwalzen
8 ein sehr geringer Spalt eingestellt. Weiterhin ist die Oberfläche der Abnehmerwalzen
8 so gestaltet, dass zwischen der Walzenoberfläche und den zu übergebenden Fasern
ein Formschluss entstehen kann. An die Abnehmerwalzen 8 schließen sich eine oder mehrere
Stauchwalzen 9, 9' an, sowie ein Abzugsaggregat in Form eines umlaufenden Transportbandes
10, 11, das gegebenenfalls mit einer oder mehreren Übergabewalzen 12 ausgestattet
sein kann.
[0026] Die Krempelanlage 1 weist eine Vielzahl von hochdynamischen Stellgliedern für die
Faserorientierung auf, die beispielsweise als Servoantriebe oder Linearantriebe der
Abnehmerwalze 8, der Stauchwalzen 9, 9', und/oder der Wirrwalzen sein können, mit
denen die Abstände dieser Walzen 8, 9, 9' zueinander und deren Differenzgeschwindigkeiten
geregelt werden. Weiterhin kann als Stellglied ein Servoantrieb oder ein Linearantrieb
dienen, mit dem die Größe des Kardierspaltes am Tambour 5 eingestellt wird.
[0027] Durch beispielsweise eine geringere Umfangsgeschwindigkeit einer Stauchwalze 9 zur
Abnehmerwalze 8 wird der Faserflor 20 gestaucht und dabei die Fasern in Querrichtung
umorientiert. Das Stauchen des Faserflors 20 hat aber zur Folge, dass sich nachfolgend
das gewünschte Flächengewicht des Faserflors 20 erhöht, wodurch der Faserflor 20 dichter
wird und damit eine geringere Produktionslänge erzeugt wird. Dies hat zur Folge, dass
auch die Produktionsgeschwindigkeit der nachfolgenden Anlage sinkt. Um diesen nachteiligen
Effekt zu kompensieren, kann über das Stellglied Flächengewicht vor der Krempelanlage
1 die Menge der eingespeisten Faserflocken verringert werden, wodurch eine dünnere
Schicht Faserflocken auf das Transportband gefördert werden, die aber schneller zur
Krempelanlage 1 geleitet wird, so dass sich die Regelgröße Flächengewicht wieder der
Führungsgröße Flächengewicht annähert.
[0028] Der gleiche Effekt wird erreicht, in dem der Spalt zwischen der Abnehmerwalze 8 und
der Stauchwalze 9 verringert wird. Auch dies führt zu einer verstärkten Umorientierung
der Fasern in Querrichtung, wodurch sich das Flächengewicht des Faserflors 20 erhöht
und damit die Produktionslänge verringert wird. In beiden Fällen wird das MD/CD-Verhältnis
größer. Eine mehrstufige Stauchung des Faserflors 20 hat den Vorteil, dass das MD/CD-Verhältnis
sehr genau eingestellt werden kann, wobei der größte Einfluss auf die Faserorientierung
durch die Differenzgeschwindigkeit zwischen der Abnehmerwalze 8 und der ersten Stauchwalze
9 entsteht. Die Differenzgeschwindigkeit zwischen der ersten und der zweiten Stauchwalze
9, 9' verfeinert das gewünschte Ergebnis.
[0029] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, über einer der in Transportrichtung dem Tambour 5
nachfolgenden Abnehmer, der als Band oder Walze ausgebildet sein kann, also beispielsweise
der Abnehmerwalze 8 oder über einer der Stauchwalzen 9, 9', einen Düsenbalken 16 anzuordnen,
der eine Vielzahl von Düsenöffnungen aufweist, aus denen jeweils ein Wasserstrahl
17 mit Hochdruck auf den Faserflor 20 trifft. Die Fasern des Faserflors 20 werden
in diesem Ausführungsbeispiel auf der Stauchwalze 9' miteinander verfestigt, so dass
der Faserflor 20 beim weiteren Transport eine größere Festigkeit bei fast gleichbleibender
Faserorientierung aufweist. Um das Wasser des Düsenbalkens 16 abzuführen, ist die
Stauchwalze als durchsaugte Stauchwalze 9' ausgeführt, die über eine nicht dargestellte
Pumpe unter Unterdruck gesetzt wird und das Wasser abführt. Da die wesentlichen Walzen
und der Tambour 5 der Krempelanlage 1 mit einer umlaufenden Garnitur mit einer Vielzahl
von Zähnen zur Ausrichtung der Fasern ausgestattet sind, muss die vom Düsenbalken
16 besprühte Walze 8, 9, 9' so gestaltet sein, dass einerseits das Wasser abgeführt
wird und nicht mit dem Faserflor weiter transportiert wird, andererseits sich nicht
die Produktivität der Krempelanlage reduziert.
[0030] Nach dem Stand der Technik werden die Garnituren 30 als endloses langes Band, ähnlich
wie ein Sägeblatt, so spiralförmig und dicht nebeneinander auf die Trommeln aufgezogen,
dass zwischen den nebeneinander liegenden Garniturfüßen 31 kein Spalt verbleibt. Es
kann vorteilhaft sein, im Garniturfuß 31 eine Vielzahl von Aussparungen 32 anzuordnen,
deren Längsachse bzw. Ausrichtung parallel zur Seitenflanke der Zähne 33 angeordnet
ist bzw. deren Längsachse bei der aufgewickelten Garnitur 30 auf die Achse der Walze
8, 9, 9' gerichtet ist.
[0031] In diesem Ausführungsbeispiel wird die Garnitur 30 mit dem Garniturfuß 31 auf den
Umfang der durchsaugten Stauchwalze 9' aufgewickelt, so dass die Zähne 33 sich auf
der Außenseite bzw. an dem Außenumfang der Stauchwalze 9' befinden. Durch das spiralförmige
Aufwickeln kann ein Garniturfuß 31 dicht neben dem anderen liegen oder die Garnituren
sind mit Abstand zueinander angeordnet, wobei die Aussparungen 32 wie Bohrungen wirken,
über die das Wasser des Düsenbalkens 16 durch die Stauchwalze 9' abgeführt wird. Die
Details hierzu werden in den Figuren 7 bis 9 beschrieben.
[0032] Die in diesem Beispiel durchsaugte Stauchwalze 9' weist auf dem Außenumfang eine
offene, d.h. wasserdurchlässige Struktur auf, die zum Teil durch die aufgewickelte
Garnitur 30 verdeckt sein kann. Die offene Struktur der Saugwalze 9 kann durch eine
gelochte Oberfläche oder durch eingearbeitete zurückgesetzte Kanäle erzeugt werden.
Weiterhin ist die durchsaugte Saugwalze 9 im Bereich einer Stirnseite mit einer Absaugung
versehen, die einen Unterdruck erzeugt und das Wasser des Düsenbalkens absaugt.
[0033] Ein weiterer Unterschied bei diesem Ausführungsbeispiel zum Stand der Technik ist,
dass die Verfestigung der Fasern auf bzw. zwischen den Zähnen 14 der Garnituren 30
erfolgt. Im Stand der Technik erfolgt die Verfestigung von Fasern auf einer gelochten
Transportunterlage, beispielsweise einem Transportband oder einer gelochten Trommel,
die eine strukturierte oder glatte und zumindest partiell ebene Oberfläche aufweist.
Dabei werden die Fasern zum Teil in die Löcher gespült und verwirbeln bzw. verschlingen
dort miteinander. Gleichzeitig wird über die Löcher das Wasser der Düsenbalken abgesaugt.
Nach dem Stand der Technik werden die Düsenbalken mit einem Druck im Bereich von 60
bis 400 bar betrieben. Bei der Erfindung werden die Fasern auf und zwischen den Zähnen
33 der Garnituren 30 aufeinander gedrückt bzw. verpresst. Der lose Verbund an Fasern
wird mehr aufeinander verdichtet als miteinander verwirbelt, so dass die Ausrichtung
bzw. Orientierung der Fasern im Wesentlichen gleich bleibt. Es wird daher mit viel
geringeren Drücken gearbeitet, die in Abhängigkeit der Faserqualität bis 40 bar betragen
können, da ansonsten die Zähne 33 der Garnitur 30 den Faserflor 20 perforieren würden.
In diesem Ausführungsbeispiel wird also mit deutlich geringeren Drücken und Wassermengen
gearbeitet, als im Stand der Technik. Weiterhin weisen die durchsaugten Walzen 8,
9, 9' einen viel kleineren Durchmesser auf, als eine Absaugtrommel in einer konventionellen
hydrodynamischen Verfestigungsanlage, was für den Abtransport des Wassers eine hohe
Herausforderung bedeutet.
[0034] Die in Figur 1 dargestellte Krempelanlage 1 ist mit einem unteren und einem oberen
Abzugsaggregat ausgestattet, die als Transportbänder 10, 11 ausgebildet sind, und
kann damit zwei getrennte Lagen Faserflor 20 erzeugen. Es ist natürlich auch möglich,
die Krempelanlage 1 mit nur einem Abzugsaggregat auszustatten.
[0035] Der Düsenbalken 16 weist eine Vielzahl von Düsen mit einem Durchmesser von 0,5 bis
1,5 mm auf, die von den jeweiligen Stirnseiten des Düsenbalkens her, wenn die Arbeitsbreite
verringert wird, abdeckbar oder abschaltbar sind, um Energie zu sparen. Die Anzahl
der Düsen kann im Bereich von 1 bis 30 je cm Arbeitsbreite liegen, vorzugsweise 5
bis 20 Düsen je cm Arbeitsbreite, wobei die Düsen nicht in einer Linie angeordnet
sein müssen, sondern auch versetzt zueinander, beispielsweise in mehreren Reihen nebeneinander
angeordnet sein können. Die Anordnung der Düsen erfolgt so nah am Faserflor 20 wie
möglich, um die Strahlintensität und die damit aufgebrachte Energie zu erhalten und
das Zurückspritzen von Wasser von der Oberfläche der Stauchwalze 9 zu verhindern.
[0036] Vorteilhafterweise können auch zwei oder drei Düsenbalken 16 hintereinander an der
Abnehmerwalze 8 oder einer Stauchwalze 9, 9' angeordnet sein, wodurch eine für die
Faserausrichtung sehr schonende Verfestigung in Stufen erfolgt, da dann die hydraulischen
Drücke vom ersten bis zum letzten Düsenbalken 16 zunehmen.
[0037] In dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 sind die zwei Transportbänder 10, 11 durch
eine Saugtrommel 15 ersetzt worden, die als Sammeltrommel für den unteren Faserflor
und den oberen Faserflor dient. Im Unterschied zum Stand der Technik bei der nach
einer Krempelanlage eine hydrodynamische Verfestigung erfolgt, ist hier die Saugtrommel
15 integraler Bestandteil der Krempelanlage 1. Demzufolge erfährt der Faserflor 20
keinen Verzug durch die Übergabe von einem zum nächsten Transportband, sondern kommt
leicht verfestigt aus der Krempelanlage 1. In diesem Ausführungsbeispiel wird der
Faserflor 20 auf der Saugtrommel 15 in Uhrzeigerrichtung transportiert, wobei sich
der untere Faserflor dann unter den oberen Faserflor legt und beide zusammen durch
den Düsenbalken 16 mittels Wasserstrahlen 17 verfestigt werden. Über die Saugtrommel
15 wird das Wasser des Düsenbalkens 16 abgeführt bzw. abgesaugt. Der Vorteil liegt
darin, dass die Saugtrommel 15 für mehrere Lagen Faserflor 20 als Sammeltrommel dient,
so dass der zusammengeführte Faserflor 20 an einer Stelle gemeinsam verfestigt wird
und erst dann die Krempelanlage 1 verlässt.
[0038] Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel 1 ist die Saugtrommel 15 mit einer gerundeten
(ebenen) Oberfläche versehen, die eine Vielzahl von Bohrungen oder Löchern aufweist,
über die das Wasser des Düsenbalkens 16 abgeführt werden kann. Da auch hier auf eine
Verwirbelung bzw. Verflechtung der Fasern verzichtet wird, um die Faserorientierung
beizubehalten, wird ebenfalls mit einem geringen Druck von bis zu 40 bar gefahren,
wobei eine höhere Wassermenge möglich ist, da die Saugtrommel 15 einen größeren Durchmesser
mit einer aufgrund der Bohrungen offeneren Struktur aufweist, als die durchsaugte
Stauchwalze 9'. Bei dieser Ausführung kann der Abstand der Düsen des Düsenbalkens
16 vom Faserflor bis zu 5 cm betragen. Die Saugtrommel 15 kann auch als sogenannte
Spunlacetrommel ausgebildet sein.
[0039] Selbstverständlich kann auch das Ausführungsbeispiel 1 mit allen nachfolgenden Ausführungsbeispielen
kombiniert werden, in dem sowohl eine dem Tambour 5 nachgeordnete Walze 8, 9, 9' mit
einem Düsenbalken 16 zusammen wirken und gleichzeitig die Saugtrommel 15 als Abzugsaggregat
mit einem Düsenbalken 16 versehen ist, um die beiden Lagen Vlies zu verbinden bzw.
zu verdichten.
[0040] Da in dem ersten Ausführungsbeispiel der Faserflor leicht verfestigt wird, in den
nachfolgenden Ausführungsbeispielen der Figuren 2 und 3 mehrere Lagen Faserflor miteinander
verbunden werden, ist auch hier eine Kombination sinnvoll.
[0041] Das Ausführungsbeispiel der Figur 3 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel
der Figur 2, wobei die Saugtrommel durch zwei Transportbänder 10, 11 ersetzt wurde.
Die untere Lage Faserflor 20 wird von der Übergabewalze 12 auf das untere Transportband
11 abgelegt. Die obere Lage Faserflor 20 wird von der Übergabewalze 12 auf das obere
Transportband 10 abgelegt und von dort weiter auf das Transportband 11 gefördert und
mittels hydrodynamischer Verfestigung mit dem unteren Faserflor verbunden. Der Düsenbalken
16 ist in diesem Ausführungsbeispiel nach der Übergabestelle der Transportbänder 10,
11 angeordnet, um beide Lagen Faserflor miteinander zu verbinden. Ergänzend kann vorgesehen
sein, jeweils einen zusätzlichen Düsenbalken im Bereich der Abnehmerwalzen 8 oder
den Stauchwalzen 9, 9' anzuordnen, um dort bereits den Faserflor zu verfestigen. Das
hat den Vorteil, dass die Faserorientierung, die zwischen dem Tambour 5 und den Abnehmerwalzen
8 eingestellt wird, dort "eingefroren" wird, so dass die Krempel aufgrund der Stabilisierung
des Faserflors mit einer höheren Geschwindigkeit betrieben werden kann.
[0042] In Figur 4 dreht der Tambour 5 im Gegenuhrzeigersinn und übergibt den Faserflor an
die Abnehmerwalze 8, die dabei die Fasern umorientiert und den Faserflor aufgrund
der unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeit staucht oder verstreckt. Ein weiteres
Stauchen oder Verstrecken des Faserflors ergibt sich zwischen der Abnehmerwalze 8
und der Stauchwalze 9, die den Faserflor dann an eine Saugtrommel 13 übergibt, die
als Spunlacetrommel ausgebildet sein kann. Der Faserflor wird auf der Saugtrommel
durch einen Düsenbalken mittels Wasserstrahlen leicht verfestigt, so dass der Faserflor
aufgrund seiner größeren Festigkeit mit einer höheren Geschwindigkeit weiterverarbeitet
werden kann. Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird der Faserflor mit einem geringen
Druck, beispielsweise mit 5 bis 40 bar verfestigt und leicht kompaktiert. Da die Ausrichtung
der Fasern zu einem Hauptteil zwischen dem Tambour 5 und der Abnehmerwalze 8 erfolgt,
ist es am sinnvollsten, dass die Verfestigung direkt im Anschluss an oder auf der
Abnehmerwalze 8 erfolgt, wie dies in Figur 5 dargestellt ist. Das Ausführungsbeispiel
nach Figur 4 hat den Vorteil, dass zwischen dem Tambour 5 und dem Düsenbalken 16 ein
vergrößerter Abstand vorhanden ist, bei dem das spritzende Wasser insbesondere bei
sehr leichten Vliesen den Kardiervorgang nicht beeinflusst. Für die Festsetzung der
Faserorientierung ist es optimal, wenn die Verfestigung des Faserflors direkt nach
der Übergabe vom Tambour 5 auf die Abnehmerwalze 8 erfolgt, wie dies in Figur 5 dargestellt
ist. Da in Figur 5 die Stauchwalze 9 fehlt und sich damit eine andere Laufrichtung
für den Faserflor auf die Saugtrommel 13 ergibt, wird der Faserflor von unten mit
Wasserstrahlen 17 beaufschlagt.
[0043] Die Ausführungsbeispiele der Figuren 4 und 5 können mit einer sogenannten Kompaktiervorrichtung
14 ergänzt werden, die in Figur 6 vergrößert dargestellt ist. Auch ist es möglich,
zusätzlich die Abnehmerwalze 8 oder Stauchwalze 9 als besaugte Walze auszuführen und
mit einem Düsenbalken 16 zu versehen.
[0044] In Figur 6 zeigt die Saugtrommel 13 in einer vergrößerten Schnittdarstellung. Die
Saugtrommel 13 kann als sogenannte Siebtrommel ausgebildet sein, umfassend eine Lochblechtrommel,
die mit einem Stützgewebe und einem feinem Sieb oder alternativ mit einer mikroporösen
Schale bezogen ist. Alternativ kann die Saugtrommel 13 als Strukturtrommel ausgebildet
sein, deren Oberfläche eine Perforierung aufweist, um dem Faserflor 20 eine Struktur
oder ein Muster zu geben.
[0045] Die Saugtrommel 13 weist eine Vielzahl von Bohrungen 13a auf, über die das Wasser
des Düsenbalkens 16 abgeführt wird. Innerhalb der Saugtrommel 13 ist ein Saugrohr
mit einer Vielzahl von Absaugschlitzen angeordnet, über das mit Unterdruck das Wasser
absaugt wird. Oberhalb der Saugtrommel 13 ist der Düsenbalken 16 angeordnet, der unter
Hochdruck mittels einer Vielzahl von Düsen eine Reihe von Wasserstrahlen 17 auf den
Faserflor 20 spritzt. Der Düsenbalken 16 wird nach der Erfindung mit einem geringen
Druck von 1 bis 40 bar, vorzugsweise mit einem Druck von 5 bis 20 bar betrieben. Der
Düsenbalken 16 kann mit einer oder mehreren Reihen von Wasserstrahlen 17 betrieben
werden. Der Faserflor 20 läuft in diesem Ausführungsbeispiel in Pfeilrichtung von
links nach rechts über die Saugtrommel 13 und wird kontinuierlich von den Wasserstrahlen
17 getroffen. Der Düsenbalken 16 ist dabei im Abstand zur Saugtrommel 13 einstellbar
angeordnet.
[0046] Vorzugsweise ist in Laufrichtung des Faserflors 20 vor dem Wasserbalken 16 eine Kompaktiereinrichtung
14 angeordnet, die entlang der Längsachse der Saugtrommel 13 einen Druck auf den Faserflor
20 ausübt. Die Kompaktiereinrichtung 14 kann an einer nicht dargestellten Aufhängung
mit einem Gelenk an einem Träger drehbar befestigt sein.
[0047] Das Kompaktierblech 14 ist in Figur 6 in Seitenansicht erkennbar. In seiner Längserstreckung
bzw. über die Arbeitsbreite verläuft das Kompaktierblech 14 im Wesentlichen über die
gesamte Länge der Saugtrommel 13. Das Kompaktierblech 14 weist eine vordere Kante
14a auf, die unter Vorspannung den Faserflor 20 auf die Saugtrommel 13 drückt.
[0048] Der Anpressdruck der Kante 14a und deren Lage auf den Faserflor 20 ist über die Aufhängung
des Kompaktierbleches 14 einstellbar. Das Kompaktierblech 14 kann beispielsweise aus
einem Streifen aus Metall oder Kunststoff gestaltet sein und mit Druck leicht gebogen
und damit federnd auf den Faserflor 20 drücken. Das freie Ende bzw. die Kante 14a
der Kompaktiervorrichtung 14 zeigt dabei in Laufrichtung des Faserflores 20.
[0049] Der technische Effekt der Kompaktiervorrichtung 14 liegt darin, dass der Faserflor
20 auf sehr kleinem Raum verdichtet wird, bevor die Verfestigung durch den Wasserbalken
16 erfolgt. Es ist damit keine Kompaktierung nach dem Stand der Technik mit Walzen
oder Bänder nötig. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Kompaktierung eine Verdichtung
der Fasern kurz vor der Verfestigung durch die Wasserstrahlen erzeugt, wodurch ein
Verschwimmen der einzelnen Fasern verhindert wird, was letztlich zu einem besseren
Vliesprodukt führt.
[0050] Wesentlich für die Erfindung nach diesem Ausführungsbeispiel ist die Kompaktierung
dicht vor dem Wasserstrahl 17 anzuordnen, also in einem Abstand von 1 bis 20 mm, wodurch
verhindert wird, dass der Faserflor 20 in größeren Bereichen vor der Reihe der Wasserstrahlen
16 bzw. durch den Unterdruck im Saugrohr in die Saugtrommel 13 in Produktionsrichtung
gesaugt wird und der Faserflor zerstört wird. Mit der Kompaktiervorrichtung 14 in
der Ausführungsform als gebogenes Blech hingegen kann durch die Kompaktierwirkung
kurz vor der Verfestigung durch die Wasserstrahlen die Festigkeit in Längsrichtung
der Faserbahn erhöht werden, da die Kante 14a nur über die Oberfläche des Faserflors
20 gleitet. Über den gesamten Querschnitt des Faserflors 20 findet hingegen keine
Änderung in der Ausrichtung der Fasern statt.
[0051] Die Bohrungen 13a in der Saugtrommel weisen einen Einlaufbereich 13b auf, der in
Laufrichtung des Faserflors 20 vor dem Wasserstrahl 17 angeordnet ist. Der Einlaufbereich
13b ist keilförmig gestaltet, damit die Saugkraft durch den Unterdruck in der Bohrung
13a nur langsam ansteigt und der unverfestigte Faserflor 20 sich langsam ohne Verschieben
der Fasern durch Saugluft verdichtet.
[0052] In diesem Ausführungsbeispiel ist die Kante 14a der Kompaktiervorrichtung bis nah
an dem Wasserstrahl 17 angeordnet und verdeckt dabei zumindest teilweise den Einlaufbereich
13b. Damit wird der Faserflor 20 durch die Kompaktiervorrichtung 14 entlang der Längsachse
der Saugtrommel 13 auf diese gedrückt. Nur die Fasern, die im Bereich der Bohrung
13a und des Einlaufbereiches 13b angeordnet sind, werden miteinander verschlungen.
Nur kleine Bereiche des Faserflors 20, die sich im Bereich des Einlaufbereiches 13b
befinden, werden durch den Unterdruck der Absaugung zeitweise in die Bohrung 13a gezogen.
[0053] Die für die Abnehmer- bzw. Stauchwalze 8, 9 verwendete Garnitur 30 wird in den Ausführungsbeispielen
der Figuren 7 bis 10 beschrieben. Figur 7 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer
Garnitur 30, bei der eine Vielzahl von Zähnen 33 auf einem Garniturfuß 31 hintereinander
angeordnet sind. Die Garnitur 30 ist als endloser Draht ausgebildet, die mit dem Garniturfuß
31 auf der Oberfläche der Abnehmer- oder Stauchwalze 8, 9 aufgezogen wird. Oberhalb
vom Garniturfuß 31 erstrecken sich die Zähne 33, wobei die Zahnfüsse 35 in den Garniturfuß
31 übergeht. Der Garniturfuß 31 ist breiter ausgebildet als die Zähne 33, damit zwischen
den Zähnen 33 einerseits Platz für die Ausrichtung der Fasern bleibt, andererseits
aber auch ausreichend Platz für die Ableitung der Wasserstrahlen 17. Hierzu weist
der Garniturfuß 31 eine Vielzahl von Aussparungen 32 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel
rechteckig ausgebildet sind und die mit Bohrungen in der Abnehmer- bzw. Stauchwalze
8, 9 korrespondieren.
[0054] Eine beispielhafte Anordnung von drei aufgezogenen Reihen einer Garnitur 30 auf eine
Abnehmerwalze 8 zeigt Figur 8. Die Abnehmerwalze 8 weist eine Vielzahl von Bohrungen
8a auf, die in diesem Ausführungsbeispiel als Langlöcher ausgebildet sind. Die Aussparungen
32 im Garniturfuß 31 sind so großzügig eingearbeitet, dass selbst bei einer versetzten
Montage der Garnitur 30 immer eine ausreichende Öffnung in der Abnehmerwalze 8 verbleibt,
mit der das Wasser des Düsenbalkens 16 abgesaugt werden kann. Idealerweise sind die
Aussparungen 32 in der Garnitur 30 immer deckungsgleich mit den Bohrungen 8a in der
Abnehmerwalze 8. Das setzt allerdings eine sehr hohe Präzision in der Fertigung der
Bohrungen 8a in der Abnehmerwalze 8 und in den Aussparungen 32 im Garniturfuß 31 voraus.
Da der Garniturdraht kilometerlang auf die Walze gewickelt wird, addieren sich zum
Ende des Garniturdrahtes kleinste Toleranzen zu großen Abweichungen auf, wodurch zum
Ende des Wickelvorganges die Aussparungen 32 nicht mehr mit den Bohrungen 8a deckungsgleich
sein können. Dazu kommt noch eine Ungenauigkeit in der Montage der Garnitur 30. Eine
preiswertere Variante ist daher in diesem Ausführungsbeispiel offenbart, bei der von
Anfang an eine Überdeckung der Aussparung 32 mit den Öffnungen 8a eingeplant wird.
Selbstverständlich kann diese Ausführungsform auch für eine Stauchwalze 9 vorgesehen
sein.
[0055] Figur 9 zeigt eine alternative Garnitur, bei der die Aussparungen 32 zumindest teilweise
kreisförmig bzw. halbkreisförmig ausgebildet sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist
eine Garnitur 30 dreimal um eine Abnehmerwalze 8 gewickelt worden. Der Garniturfuß
31 weist eine Vielzahl von Aussparungen 32 auf, die in regelmäßigen Abständen als
Halbkreis in den Garniturfuß 31 eingearbeitet worden sind. Korrespondierend mit den
Aussparungen 32 sind in der Abnehmerwalze 8 kreisförmige Bohrungen 8a angeordnet.
Um einen ausreichenden Öffnungsgrad zu erhalten, gleichzeitig den Garniturfuß 31 nicht
zu aufwendig zu gestalten, wird die Garnitur 30 gleichzeitig mit einem Montagedraht
verlegt, der einen vorgegeben Abstand zur nächsten Garniturreihe bzw. Garniturfuß
herstellt. Nach einer möglichen Zwischenbefestigung der Garnitur 30, beispielsweise
alle 10 Umdrehungen mittels einer Lötstelle auf der Abnehmerwalze 8, kann der Montagedraht
entfernt werden und gibt die andere Hälfte einer bisher verdeckten Bohrung 8a frei.
Nach diesem Prinzip ist auch die Montage einer Garnitur 30 mit einem normal dimensionierten
Garniturfuß 31 ohne Aussparung möglich. Damit kann eine standardmäßige Garnitur verwendet
werden, die lediglich bei jeder Umdrehung auf der Walze einen größeren Abstand zueinander
aufweist.
Bezugszeichen
[0056]
- 1
- Krempelanlage
- 1a
- Einlaufseite
- 1b
- Auslaufseite
- 2
- Einzugwalze
- 3
- Vortrommel
- 4
- Übertragungseinheit
- 5
- Tambour
- 6
- Wenderwalze
- 7
- Arbeiterwalze
- 8
- Abnehmerwalze
- 8a
- Bohrung
- 9
- Stauchwalze
- 9'
- durchsaugte Stauchwalze
- 10
- Transportband
- 11
- Transportband
- 12
- Übergabewalze
- 13
- Saugtrommel
- 13a
- Bohrung
- 13b
- Einlaufbereich
- 14
- Kompaktiervorrichtung
- 14a
- Kante
- 15
- Saugtrommel
- 16
- Düsenbalken
- 17
- Wasserstrahl
- 20
- Faserflor
- 30
- Garnitur
- 31
- Garniturfuß
- 32
- Aussparung
- 33
- Zahn
- 34
- Zahnkopf
- 35
- Zahnfuß
- 36
- Montagedraht
1. Krempelanlage mit einer Einlaufseite (1 a), in die Faserflocken mittels eines Speisers
zugeführt, über ein System von Walzen bis zur Einzelfaser aufgelöst und ausgerichtet
werden, und über eine Auslaufseite (1b) mit mindestens einem Abzugsaggregat als mindestens
ein Faserflor (20) zur weiteren Verarbeitung abtransportiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Krempelanlage (1) Mittel zum hydrodynamischen Verfestigen des mindestens einen
Faserflors (20) aufweist.
2. Krempelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum hydrodynamischen Verfestigen mindestens einen Düsenbalken (16) umfasst,
der eine Vielzahl von Wasserstrahlen (17) auf den Faserflor (20) spritzt.
3. Krempelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Krempelanlage (1) mindestens einen Tambour (5) und mindestens eine Abnehmerwalze
(8) aufweist.
4. Krempelanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach der mindestens einen Abnehmerwalze (8) mindestens eine Stauchwalze (9) angeordnet
ist.
5. Krempelanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Abnehmerwalze (8) oder Stauchwalze (9, 9') als besaugte Walze
ausgebildet ist.
6. Krempelanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserflor (20) auf der besaugten Walze (8, 9, 9') verfestigt wird.
7. Krempelanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die besaugte Walze (8, 9, 9') auf ihrem Umfang eine Garnitur (30) aufweist, die geeignet
ist, Wasserstrahlen (17) zur besaugten Walze (8, 9, 9') durch zuleiten.
8. Krempelanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Garnitur (30) im Garniturfuß (31) Aussparungen (32) aufweist, die mit Öffnungen
in der besaugten Walze (8, 9, 9') korrespondieren.
9. Krempelanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Garnitur (30) mit eine Vielzahl von Windungen auf der besaugten Walze (8, 9,
9') aufgezogen wird, wobei zwischen jeder Windung ein Abstand verbleibt, zwischen
dem die Wasserstrahlen (17) abfließen bzw. abgesaugt werden können.
10. Krempelanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenbalken (16) mit einem Druck von 5 bar bis 40 bar betrieben wird.
11. Krempelanlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abzugsaggregat als Saugtrommel (15) ausgebildet ist, wobei der Faserflor (20)
zwischen der Saugtrommel (15) und dem Düsenbalken (16) verfestigt wird.
12. Krempelanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Saugtrommel (15) zwei oder mehr Lagen Faserflor zusammengeführt und miteinander
verfestigt werden.
13. Krempelanlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abzugsaggregat als mindestens ein Transportband (10 oder 11) ausgebildet ist.
14. Krempelanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Abzugsaggregat als mindestens zwei Transportbänder (10, 11) ausgebildet ist,
auf denen zwei oder mehr Lagen Faserflor zusammengeführt und miteinander verfestigt
werden.
15. Krempelanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abzugsaggregat als Saugtrommel (13) ausgebildet ist, die als Siebtrommel, Spunlacetrommel
oder Strukturtrommel ausgeführt ist.
16. Krempelanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugtrommel (13) mit einer Kompaktiervorrichtung (14) zusammenwirkt.
17. Verfahren zur Verfestigung eines Faserflors in einer Krempelanlage, wobei Faserflocken
an einer Einlaufseite (1 a) mittels eines Speisers zugeführt werden, über ein System
von Walzen bis zur Einzelfaser aufgelöst und ausgerichtet werden, und über eine Auslaufseite
(1b) mit mindestens einem Abzugsaggregat als mindestens ein Faserflor (20) zur weiteren
Verarbeitung abtransportiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Faserflor (20) innerhalb der Krempelanlage (1) hydrodynamisch
verfestigt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Verfestigung mittels einer Vielzahl von Wasserstrahlen (17) erfolgt,
die auf den mindestens einen Faserflor (20) gespritzt werden.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Faserflor (20) auf einer besaugten Walze (8, 9, 9') oder Trommel
(13, 15), die in Transportrichtung nach einem Tambour (5) angeordnet ist, verfestigt
wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Saugtrommel (15) zwei oder mehr Lagen Faserflor (20) zusammengeführt und
miteinander verfestigt werden.
21. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Faserflor (20) auf mindestens einem Transportband (10 oder 11)
verfestigt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Faserflor (20) auf einer Saugtrommel (13) verfestigt wird, die
als Siebtrommel, Spunlacetrommel oder Strukturtrommel ausgeführt ist.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserflor (20) vor der hydrodynamischen Verfestigung kompaktiert wird.